1) Beskriv de forskjellige stegene i et aksjonspotensial og hvilke molekyler og kanaler som medvirker i de forskjellige stegene. Flashcards
Beskriv et aksjonspotensial kort og generellt
Et aksjonspotensial er en rask men stor reversering av polariteten i aksonets membran som varer i omtrent 1 ms og kan forflytte seg over aksonet.
Et nevron kan sende ut mange aksjonspotensial på kort tid. Det er gjennom disse aksjonspotensialene at informasjon sendes. Størrelsen på hver aksjonspotensial er den samme hver gang. Det som formidler hvilken type informasjon som sendes er da ikke størrelsen, men heller timing og frekvens.
Hva er et nevron?
Et nevron er en nervecelle som finnes i nervesystemet og som sender og mottar nervesignaler. Nervecellene varierer i størrelse og form, men felles for dem er at de består av en cellekropp der cellekjernen ligger og at de har ett akson og flere dendritter. Dendrittene mottar og leder inntrykk inn til cellen og aksonet leder signaler bort fra cellekroppen. Nevronene står i forbindelse med hverandre gjennom synapser. Gjennom disse kan nervesignaler sendes fra ett nevron til et annet.
Hvilefasen
Fase 1: Hvile fasen. Et aksjonspotensial skjer gjennom ulike faser. I den første fasen har nervecellen det vi kaller for et hvilepotensial. Et slik hvilepotensiale finner sted når nervecellen ikke er stimulert.
Lekkende kalium kanaler som er konstant åpne etablerer dette hvilepotensialet på -70mV.
Ion kanalene er i denne fasen lukket.
Stigende fase
Fase 2: Stigende fase. Når nervecellen stimuleres og membranspenningen når terskelnivået på -50mV vil et aksjonspotensial utløses. Spenningen som ikke når denne grensen vil ikke føre til et aksjonspotensial, men heller et gradert potensial.
På dette terskelnivået vil spennings-sensitive Natrium kanaler åpnes, og natrium ioner strømmer inn til nevronet og gjør innsiden positiv.
Her vil cellemembranen depolariseres ytterligere. Her er det alt eller ingenting prinsippet.
Under denne fasen og den fjerde kalles aksonet for absolutt refraktær periode. Dette innebærer at dersom cellemembranen stimuleres under disse to periodene vil den ikke respondere med et nytt aksjonspotensiale. Dette er fordi natrium kanalene er ufølsomme.
Overshoot fase
Fase 3: “Overshoot phase”. I denne fasen er cellen depolarisert og i sin mest positive tilstand på omtrent +30mV. Natrium kanaler begynner å lukke seg og spennings-sensitive kalium kanaler åpnes, og kaliumioner strømmer inn.
Fallende fase
Fase 4: Fallende fase. I denne fasen vil cellemembranens spenning repolariseres. Spenningen faller ned mot hvilepotensialet som et resultat av at åpningen av kalium kanalene er fullstendige og natrium kanalene i aller størst grad er lukket.
Undershoot fase
Fase 5: “Undershoot phase”. I denne fasen går cellemembranen inn i en hyperpolarisering der spenningen repolariseres ytterligere og går lavere enn hvilepotensial spenningen. Dette skjer fordi de fleste kalium kanalene fortsatt er åpen selv om noen har begynt å lukke seg.
Membranen beskrives under denne fasen som relativ refraktær. Dette innebærer at dersom cellemembranen stimuleres under denne perioden kan et nytt aksjonspotensial skje. Dette forutsetter at intensiteten av stimuleringen er høyere enn den som initierte det første aksjonspotensialet.
gjenopprettelsesfasen
Fase 6: Gjenopprettelses fasen. Til slutt vil spenningen gradvis returnere til hvilepotensialet på -70mV. Dette skjer som et resultat av at kalium kanalene nå stenges (viktig å huske at de lekkende kalium kanalene fortsatt er åpen).
Bevegelsen av natrium/kalium ioner
Som man ser gjennom beskrivelsen av disse fasene ser man at det er bevegelsen av natrium og kalium ioner som underligger aksjonspotensialet.
Denne bevegelsen knyttes til åpningen og lukkingen av natrium og kalium kanaler. Disse kanalene er spennings-sensitive kanaler som er sensitive til membranens spenning. De er lukket under et hvilepotensial, men åpner på visse spenninger.
Her er det viktig å skille mellom de ordinære spennings-sensitive kalium kanalene og de lekkende kalium kanalene som er konstant åpne (også under hvilepotensialet). Når disse spennings-sensitive kalium kanalene åpnes vil det være en mye større strøm av K+ ioner.
Det er forskjeller på disse natrium og kalium spennings-sensitive kanalene.
- Na+ kanalene har to porter der en er ordinært lukket og den andre åpen. På terskel-spenningen vil den lukkede porten åpnes og er rask etterfulgt av at den åpne porten lukkes. Derfor er ion strømmen gjennom Na+ kanalen bestemt av denne raske åpningen.
- Spennings-sensitive K+ kanaler har derimot bare en port. Denne åpnes saktere, men er åpen lengre, i motsetning til Na+ portene som åpnes/lukkes raskt over et kort tidsrom.
Sammenlikne et aksjonspotensial med et brukerstyrt toalett
Jeg kan trekke sammenlikninger mellom et aksjonspotensial og et brukerstyrt toalett. Når du presser lett på knappen for å skylle ned, vil det komme en liten strøm av vann ned i toalettet, men det vil ikke skje en fullstendig ned skylling. Dette er fordi du ikke trykket inn knappen hardt nok. Dette kan sammenliknes med et gradert potensial, som ikke blir et aksjonspotensial ettersom spenningen ikke når terskels nivået.
Dersom du trykker hardt nok på knappen vil du få en fullstendig ned skylling. Hver gang du trykker denne knappen hardt nok vil du få akkurat den samme nedskyllingen. Dette kan sammenliknes med et aksjonspotensial som utløses når spenningen når terskelnivået og ser likt ut hver gang.
Når det skylles ned er toalettet i en absolutt refraktær periode og et nytt nedskyll vil ikke kunne skje dersom du trykker inn knappen. Her kan man si at knappen er «ufølsom» og vil ikke reagerer på nye trykk.
Men når skålen fylles med vann igjen er toalettet i relativ refraktær periode og her er det mulig å få til et nytt nedskyll, men bare dersom du trykker hardere enn du først gjorde for å få den til å skylle ned første gang.
Bare etter at nedskyllingen er helt ferdig og toalettet har returnert til sin «hvile tilstand» kan et vanlig nedskyll produseres igjen.
Oppsummering av åpning/lukking av kanaler i de ulike stadiene
Hvilefase: lekkende kalium kanaler er åpne - alle andre lukket
Stigende fase: på terskelsnivået vil spennings-sensitive natrium kanaler åpnes, og natrium ioner strømmer inn til nevronet og gjør innsiden positiv.
Over shoot fase: Natrium kanaler begynner å lukke seg og spennings-sensitive kalium kanaler begynner å åpnes, og kaliumioner strømmer inn.
Fallende fase: åpningen av kalium kanalene er fullstendige og natrium kanalene i aller størst grad er lukket.
Under shoot fase: kalium kanalene er fortsatt åpen men noen har begynt å lukke seg
Gjenopprettelses fasen: kalium kanalene stenges (viktig å huske at de lekkende kalium kanalene fortsatt er åpen).
